喇嘛甸油田儲(chǔ)氣庫的節(jié)能管理與運(yùn)行

張力春（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

引言

喇嘛甸注氣站是油田地下儲(chǔ)氣庫的操作站，于2000年投產(chǎn)，包括5臺(tái)進(jìn)口往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)、4臺(tái)空氣壓縮機(jī)、123臺(tái)壓力容器。年計(jì)劃注入天然氣1×108m3，采出天然氣9×107m3。根據(jù)注采情況將儲(chǔ)氣庫全年生產(chǎn)分為兩個(gè)階段：采氣階段，從每年的1月初至3月中旬及同年的11月中旬至12月底；注氣階段，從每年的4月中旬至10月中旬。采氣工藝流程：由井底采出的天然氣經(jīng)井口分離器過濾分離后進(jìn)入注氣站內(nèi)的站外閥組間，經(jīng)過一級(jí)分離器后進(jìn)入電加熱器加溫，加溫后的氣體進(jìn)入彎管流量計(jì)計(jì)量并遠(yuǎn)傳；然后，經(jīng)各單井的油嘴節(jié)流減壓，此時(shí)的壓力由原來的6～7MPa降至0.6～1.2MPa，再經(jīng)過分離緩沖罐緩沖后輸至喇二壓氣站閥組。注氣工藝流程：喇嘛甸注氣站的氣源為喇二壓氣站來的淺冷天然氣，壓力在0.60～1.0 MPa之間，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入注氣站總分離緩沖罐，然后進(jìn)入脫硫裝置脫硫后進(jìn)入壓縮機(jī)組進(jìn)行三級(jí)增壓，壓力可達(dá)10 MPa左右；經(jīng)過濾分離器，吸附掉潤滑油蒸汽和氣體中的液滴，接著被送至分配器，經(jīng)計(jì)量后被分配到各單井，再到站外閥組間后被送至各單井井口，注入儲(chǔ)氣庫。

喇二注氣站年耗電量大于1000×104kWh，其中天然氣壓縮機(jī)功率大，每臺(tái)1119 kW，氣井管線電伴熱帶長，共有29.7 km，電加熱器運(yùn)行時(shí)間長，每天24 h生產(chǎn)。通過合理調(diào)節(jié)天然氣機(jī)組運(yùn)行，優(yōu)化氣井參數(shù)，合理限定電加熱器溫度來取得顯著節(jié)能效果。

1 調(diào)節(jié)機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)

儲(chǔ)氣庫注氣生產(chǎn)時(shí)，注氣站每臺(tái)天然氣壓縮機(jī)的額定注氣量是每天20×104m3。在生產(chǎn)過程中，以往的慣例是完全按照供氣方的要求運(yùn)行機(jī)組。近幾年，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)喇二淺冷站來氣壓力在0.60～1.0 MPa之間波動(dòng)，注氣站運(yùn)行1臺(tái)機(jī)組，當(dāng)來氣壓力在0.70～0.80 MPa之間時(shí)，日注氣量在10×104～20×104m3之間波動(dòng)，如果此時(shí)增加1臺(tái)機(jī)組，日增注氣量僅10×104m3左右。為此，對(duì)來氣壓力、啟運(yùn)機(jī)組臺(tái)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、調(diào)整，依據(jù)不同壓力變化區(qū)間，進(jìn)行機(jī)組數(shù)量調(diào)配運(yùn)行，達(dá)到降低注氣單耗的目的[1]。

當(dāng)來氣壓力在0.60～0.70 MPa之間時(shí)，運(yùn)行1臺(tái)機(jī)組；當(dāng)來氣壓力在0.60～0.80 MPa之間變化時(shí)，運(yùn)行2臺(tái)機(jī)組；當(dāng)來氣壓力上升到0.80 MPa以上時(shí)再增運(yùn)1臺(tái)機(jī)組。通過合理調(diào)整，在達(dá)到注氣要求的情況下，1個(gè)注氣周期內(nèi)可減少27天單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，節(jié)省電量72.5×104kWh。

2 調(diào)節(jié)氣井運(yùn)行參數(shù)

儲(chǔ)氣庫進(jìn)行采氣生產(chǎn)時(shí)需要運(yùn)行電伴熱帶給單井管線增溫。氣井生產(chǎn)管線上都纏有電伴熱帶，共有29.7 km，電熱帶用來加溫融化凍堵物，保證氣井平穩(wěn)生產(chǎn)[2-3]。2015年以前，采取開井就運(yùn)行電伴熱帶的方法生產(chǎn)；之后，根據(jù)天然氣產(chǎn)量、生產(chǎn)壓力控制電伴熱帶運(yùn)行時(shí)間的做法，減少電伴熱帶運(yùn)行時(shí)間，這樣既能正常生產(chǎn)又可節(jié)約能源。各生產(chǎn)井天然氣產(chǎn)量情況見表1。

表1 氣井產(chǎn)氣量情況統(tǒng)計(jì)

由于氣井產(chǎn)量有差異，生產(chǎn)過程中壓力變化也不同，通過試驗(yàn)得出根據(jù)單井產(chǎn)量、壓力臨界點(diǎn)啟停電伴熱帶。從產(chǎn)量不同的井組中選擇3口井進(jìn)行說明（表2）。

表2 氣井管線啟停電伴熱帶臨界壓力統(tǒng)計(jì)

當(dāng)生產(chǎn)氣井注氣站內(nèi)壓力下降到投用伴熱帶壓力值時(shí)，就給其管線電伴熱帶送電，提高管線溫度維持站內(nèi)生產(chǎn)壓力；而生產(chǎn)氣井站內(nèi)生產(chǎn)壓力逐漸恢復(fù)至正常生產(chǎn)壓力時(shí)，停運(yùn)該條線路電伴熱帶[4]。在實(shí)際生產(chǎn)中，平均每2天運(yùn)行一次電伴熱解堵，每次持續(xù)8～12 h以恢復(fù)生產(chǎn)壓力。

根據(jù)每月的平均開井?dāng)?shù)和減少電熱帶運(yùn)行時(shí)間，可以計(jì)算出節(jié)約的電能。2017年采氣生產(chǎn)期日開井?dāng)?shù)見表3。

表3 采氣生產(chǎn)開井?dāng)?shù)量統(tǒng)計(jì)

電伴熱帶功率為25 W/m，平均單井管線長度為2.12 km，工藝流程中閥門及壓力容器等設(shè)備還需加密纏繞鋪設(shè)，平均單井電伴熱帶功率約為106 kW[5]。每口生產(chǎn)氣井每日少投用電伴熱帶19 h，同比2016年采氣生產(chǎn)期共節(jié)約電能206.8×104kWh。

3 調(diào)節(jié)電加熱器溫度

儲(chǔ)氣庫進(jìn)行采氣生產(chǎn)時(shí)，氣井采出的天然氣進(jìn)入注氣站后，要節(jié)流降壓，降壓前使用電加熱器加溫。電加熱器可設(shè)定工作溫度區(qū)間，天然氣溫度低于設(shè)定值，電加熱器就工作，高于設(shè)定值，電加熱器就停運(yùn)[6]。單井日產(chǎn)氣量越高，加熱時(shí)間就越長。

2015年以前，采取所有電加熱器設(shè)定溫度都相同的做法生產(chǎn)。研究中發(fā)現(xiàn)這一設(shè)定溫度適合氣量高的井，而氣量低的井需要進(jìn)行調(diào)整。為此，2017年采氣生產(chǎn)期，參考產(chǎn)氣量對(duì)電加熱器設(shè)定溫度進(jìn)行了試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)。以上述3口井為例進(jìn)行說明（表4）。

表4 氣井電加熱器設(shè)定溫度調(diào)整統(tǒng)計(jì)

將日產(chǎn)8×104m3天然氣的5口井溫度下調(diào)10℃，將日產(chǎn)10×104m3天然氣的4口井溫度下調(diào)5℃，日產(chǎn)12×104m3天然氣的2口井溫度沒有調(diào)節(jié)。調(diào)整設(shè)定值后，這些氣井都能正常生產(chǎn)。每臺(tái)電加熱器的額定功率50 kW，根據(jù)溫度調(diào)整值及生產(chǎn)時(shí)間可以計(jì)算出節(jié)約電量，2017年比2016年采氣生產(chǎn)期共節(jié)約電能12.3×104kWh。

4 結(jié)論

1）儲(chǔ)氣庫注氣站天然氣的壓力控制是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效依據(jù)。依據(jù)來氣壓力，優(yōu)化設(shè)計(jì)天然氣壓縮機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，可有效減少電量運(yùn)行。1個(gè)注氣周期內(nèi)可節(jié)電72.5×104kWh。

2）儲(chǔ)氣庫單井管線的電伴熱是主要用電環(huán)節(jié)之一，根據(jù)單井產(chǎn)氣量、壓力臨界點(diǎn)確定投用伴熱壓力，啟停電伴熱帶，年節(jié)電可達(dá)206.8×104kWh。

3）優(yōu)化設(shè)定電加熱使用極限值，合理設(shè)定電加熱器使用時(shí)間和溫度范圍，在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)，可降低生產(chǎn)運(yùn)行耗電291.6×104kWh。

收稿日期 2018-02-10